Decoding PFAS contamination via Raman spectroscopy: A combined DFT and machine learning investigation

拉曼光谱 密度泛函理论 化学 分析化学(期刊) 拉曼散射 谱线 主成分分析 波数 计算化学 环境化学 计算机科学 物理 人工智能 光学 天文
作者
Yangxiu Chen,Yanjun Yang,Jiaheng Cui,Hong Zhang,Yiping Zhao
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:465: 133260-133260 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133260
摘要

In this study, density function theory (DFT) is employed to compute Raman spectra of 40 important Perfluoroalkyl substances (PFASs) as listed in Draft Method 1633 by U.S. Environmental Protection Agent. A systematic comparison of their spectral features is conducted, and Raman peaks and vibrational modes are identified. The Raman spectral regions for the main chemical bonds (such as C-C, CF2 & CF3, O-H) and main functional groups (such as -COOH, -SO3H, -C2H4SO3H, and -SO2NH2) are identified and compared. The impacts of branching location in isomer, molecular chain length, and functional groups on the Raman spectra are analyzed. Particularly, the isomers of PFOA alter the peak locations slightly in wavenumber regions of 200 – 800 and 1000 – 1400 cm−1, while for PFOS, spectral features in the 230 – 360, 470 – 680, and 1030 – 1290 cm−1 regions exhibit significant difference. The carbon chain length can significantly increase the number of Raman peaks, while different functional groups give significantly different peak locations. To facilitate differentiation, a spectral database is constructed by introducing controlled noise into the DFT-computed Raman spectra. Subsequently, two chemometric techniques, principal component analysis (PCA) and t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE), are applied to effectively distinguish among these spectra, both for 40 PFAS compounds and the isomers. The findings demonstrate the promising potential of combining Raman spectroscopy with advanced spectral analysis methods to discriminate between distinct PFAS compounds, holding significant implications for improved PFAS detection and characterization methodologies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.2应助机灵太君采纳,获得10
1秒前
WUXIN完成签到,获得积分10
1秒前
赖茜发布了新的文献求助10
2秒前
starry完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
一小朵发布了新的文献求助10
2秒前
Mercury完成签到,获得积分10
2秒前
虚心的忆文完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
ak24765发布了新的文献求助10
3秒前
李爱国应助cc采纳,获得10
3秒前
田T发布了新的文献求助10
4秒前
我是老大应助青丝挽情丝采纳,获得10
4秒前
慢慢发布了新的文献求助10
4秒前
zx发布了新的文献求助10
4秒前
nn发布了新的文献求助10
4秒前
Y垚发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
来福萨克斯完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
大模型应助飘逸的问丝采纳,获得10
6秒前
机智的万宝路完成签到,获得积分10
6秒前
老实紫萱完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
Haoyun发布了新的文献求助30
7秒前
顺利中蓝完成签到,获得积分10
7秒前
六66完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
htt完成签到 ,获得积分10
8秒前
汉堡包应助月落西山采纳,获得10
8秒前
冷艳铁身发布了新的文献求助10
8秒前
尊敬的雁桃完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
隐形曼青应助Baneyhua采纳,获得10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Social Psychology 600
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7646591
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9218830
关于积分的说明 19782955
捐赠科研通 7211387
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3277115
关于科研通互助平台的介绍 2438656
邀请新用户注册赠送积分活动 2275331